终锻工艺中的凹模和凸模设计优化

1.凹模镶块设计

（1）成形模膛的几何形状和尺寸按终锻工步的形状和尺寸设计。

（2）确定凹模模膛的凸模导程尺寸 分为闭式模锻和开式模锻。

1）凹模的导程直径D_g设计：

①闭式模锻，如图4-3-25a所示：

D_g=D_d

式中 D_d——热锻件（终锻工步）的最小外径。

②开式模锻，如图4-3-25b所示：

D_g=D_d+（2～2.5）c（用于前挡板定位）

D_g=D_d+（2.5～3）c（用于后挡板定位）

式中 c——横向飞边宽度，查表4-3-2。

2）凹模的导程长度L_g（见图4-3-26）设计：

导程在凸模顶锻行程起导向定位作用，提高锻件精度。一般当凸模碰到坯料时，凸模应该已进入凹模模膛20～40mm，如图4-3-26所示：

L_g=l_a+l_b+（20～40）mm

式中 l_a——凸模冲孔冲头长度，由终锻工步设计确定；

l_b——顶锻坯料最大直径部分的高度，见图4-3-26，l_b=H₁-l_d。

3）凹模镶块的外形尺寸

①镶块外径

D_a=D_g+2M

式中 M——镶块最小壁厚，M≥0.1D_g+10mm。

图4-3-25 终锻的模膛、凹模和凸模

a）闭式模锻 b）开式模锻 c）具有后挡板的模锻

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图4-3-26 终锻时凸模碰到预锻坯料的状态

a）预锻工序图 b）终锻的凸模和凹模

②镶块长度

L₃=L_g+L_d+L_k+（30～50）mm

式中 L_g——凹模的导程长度（mm）；

L_d——凹模的非导程成形模膛高度（mm）；

L_k——坯料夹细或扩径长度（查夹细或扩径模膛设计）（mm）。

以上计算的镶块外径和长度最后模具总体布置时再修正。

2.凸模设计

（1）凸模直径D_i

D_i=D_g-2δ

式中 δ——凸凹模的单边径向间隙，查表4-3-8。

表4-3-8 凸模和凹模的单边径向间隙δ （单位：mm）

（2）凸模长度L₁

L₁=L₂-[L_d+（h_f或L_e）+L]

式中 L₂——凸模和凹模体封闭尺寸（mm），由模具的总体设计决定；

L_d——凹模的非导程成形模膛高度（mm）；

L_e——凹模的导程成形模膛高度（mm）；

h_f——横向飞边厚度（mm），查表4-3-2；

L——凹模上其他模膛（如卡细或扩径，夹紧模膛等）的长度（mm）。

3.凸模柄

终锻凸模受力大，易磨损，为了节省模具钢，一般把凸模分成凸模和凸模柄，构成组合式凸模，其结构形式有多种，图4-3-27为某厂的组合式凸模。